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クライオ顕微質量分析によるリグニン生合成前駆物質の輸送と貯蔵の可視化

公募研究

研究領域植物細胞壁の情報処理システム
研究課題/領域番号 25114508
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関名古屋大学

研究代表者

福島 和彦  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222256)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2014年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード細胞壁
研究実績の概要

直径10 mm程度の凍結試料を用いて、高速液体クロマトグラフィーおよびイオンクロマトグラフィーによるリグニン前駆体および糖類の定量分析、樹脂法埋試料作製ならびに薄切片の紫外線顕微鏡・偏光顕微鏡・染色切片の顕微鏡観察、そして低温二次イオン質量分析/走査電子顕微鏡(cryo-TOF-SIMS/SEM)分析による各種生体成分のケミカルマッピングを行った。
急速凍結されたイチョウの木口面および柾目面について、cryo-TOF-SIMS/SEM分析を行った。形成層から木部側に向かって1細胞ずつ、その細胞断面内におけるマススペクトルを抽出した。得られた各マススペクトルからコニフェリン、スクロース、カリウムのイオン量を評価した。細胞の木化段階については紫外線顕微鏡・偏光顕微鏡・光学顕微鏡・cryo-SEM観察結果を比較することで同定した。
結果より、コニフェリン由来フラグメントイオンは、分化中木部において徐々に貯蔵量が増大し、複合細胞間層木化開始時に少し減少したが、その後も貯蔵される傾向にあった。また二次壁の木化開始と同時に急激に減少することが示唆された。放射性同位体ラベルされたコニフェリンの投与実験に関する過去の研究では、複合細胞間層形成期および二次壁形成期の細胞においてリグニンへのコニフェリン取り込みが起こると報告されている。本研究と既報の結果より、分化中木部の細胞内におけるコニフェリンの貯蔵量推移およびリグニンへの取り込み時期は、細胞壁の木化過程とよく一致しており、コニフェリンがリグニン前駆体の貯蔵・輸送形態であることを示唆した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (11件) (うち謝辞記載あり 2件、 査読あり 9件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 最新表面分析による木材成分の可視化 ―法隆寺ヒノキ古材の物質分布を探る―2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤香織, 福島和彦
    • 雑誌名

      森林技術

      巻: 877 ページ: 23-27

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] イメージング質量分析による植物細胞壁木化過程の研究 (Studies on the plant cell wall lignification by imaging mass spectrometry)2015

    • 著者名/発表者名
      青木弾、福島和彦
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] TOF-SIMSによる植物生体分子のイメージング (TOF-SIMS Imaging of Biological Molecules in Plants)2014

    • 著者名/発表者名
      青木弾、松下泰幸、福島和彦
    • 雑誌名

      BIO INDUSTRY

      巻: 31 ページ: 29-34

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The accumulation pattern of ferruginol in the heartwood-forming Cryptomeria japonica xylem as determined by time-of-flight secondary ion mass spectrometry and quantity analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Katsushi Kuroda, Takeshi Fujiwara, Koh Hashida, Takanori Imai, Masayoshi Kushi, Kaori Saito, Kazuhiko Fukushima
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 113 号: 6 ページ: 1029-1036

    • DOI

      10.1093/aob/mcu028

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Pinus densiflora. Part I2014

    • 著者名/発表者名
      P. Zheng, D. Aoki, M. Yoshida, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
    • 雑誌名

      Microscopic investigation by POM, UV microscopy, and TOF-SIMS. Holzforschung

      巻: 68 号: 8 ページ: 897-905

    • DOI

      10.1515/hf-2013-0231

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Pinus densiflora. Part II: Microchemical analysis by laser microdissection and thioacidolysis2014

    • 著者名/発表者名
      P. Zheng, D. Aoki, Y. Matsushita, S. Yagami, K. Fukushima
    • 雑誌名

      Holzforschung

      巻: 68 号: 8 ページ: 907-913

    • DOI

      10.1515/hf-2013-0232

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption behavior of poly(dimethyl-diallylammonium chloride) on pulp fiber studied by cryo time-of-flight secondary ion mass spectrometry and cryo-scanning electron microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Masumi, Y. Matsushita, D. Aoki, R. Takama, K. Saito, K. Kuroda, K. Fukushima
    • 雑誌名

      Appl. Surf. Sci.

      巻: 289 ページ: 155-159

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2013.10.125

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aluminum localization in the cell walls of the mature xylem of maple tree detected by elemental imaging using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS)2013

    • 著者名/発表者名
      K. Saito
    • 雑誌名

      Holzforschung

      巻: 0 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1515/hf-2012-0215

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topochemical analysis of organic/inorganic components in frozen samples by cryo-TOF-SIMS/SEM system2013

    • 著者名/発表者名
      D. Aoki, K. Fukushima
    • 雑誌名

      Cellulose Commun.

      巻: 20 ページ: 188-192

    • NAID

      40019903760

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TOF-SIMSを用いたヒノキ古材の心材と辺材における無機成分の検出2013

    • 著者名/発表者名
      K. Saito, T. Mitsutani, Y. Matsushita, T. Imai, K. Fukushima
    • 雑誌名

      木材学会誌

      巻: 59 号: 6 ページ: 353-360

    • DOI

      10.2488/jwrs.59.353

    • NAID

      130004469051

    • ISSN
      0021-4795, 1880-7577
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryo-TOF-SIMS/SEMシステムの開発と植物生体分子のトポケミカル分析への適用2013

    • 著者名/発表者名
      D. Aoki, K. Kuroda, Y. Hanaya, K. Saito, R. Takama, Y. Matsushita, K. Fukushima
    • 雑誌名

      木材学会誌

      巻: 59 号: 6 ページ: 367-374

    • DOI

      10.2488/jwrs.59.367

    • NAID

      130004469053

    • ISSN
      0021-4795, 1880-7577
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] p-ヒドロキシフェニル核の存在とリグニン分子構造との関係2015

    • 著者名/発表者名
      野村健太、寺島典二、松下泰幸、青木弾、西村裕志、渡辺隆司、片平正人、福島和彦
    • 学会等名
      第65回日本木材学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Lignification of ray parenchyma cells in the xylem of Phellodendron amurense detected by LMD and TOF-SIMS2015

    • 著者名/発表者名
      Peiming Zheng, Dan Aoki, Yasuyuki Matsushita, Sachie Yagami, Yuzou Sano and Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology (IAWPS) 2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Chemical mapping of organic/inorganic chemicals in freeze-fixed Ginkgo biloba by the cryo-TOF-SIMS/SEM system2015

    • 著者名/発表者名
      Yuto Hanaya, Dan Aoki, Yasuyuki Matsushita, Masato Yoshida, Katsushi Kuroda, Ruka Takama, and Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology (IAWPS) 2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Studies on Enzymatic Dehydrogenative Polymerization of Monolignol Dimers2015

    • 著者名/発表者名
      Chisato Ko, Yasuyuki Matsushita, Sachie Yagami, Dan Aoki, Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Symposium on Wood Science and Technology (IAWPS) 2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Chemical mapping of plant biomolecules by the cryo-TOF-SIMS/SEM system2014

    • 著者名/発表者名
      Yuto Hanaya, Dan Aoki, Ruka Takama, Yasuyuki Matsushita, Katsushi Kuroda, and Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Conference on Polyphenols 2014
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市千種区)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Distribution of lignin in ray parenchyma cells from sapwood to heartwood of Pinus densiflora detected by means of TOF-SIMS and LMD2014

    • 著者名/発表者名
      Peiming Zheng, Dan Aoki, Yasuyuki Matsushita, Sachie Yagami, Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Conference on Polyphenols 2014
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市千種区)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Detergents on Pulping Process2014

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Asai, Dan Aoki, Masao Ishiguro, Yasuyuki Matsushita, Sachie Yagami and Kazuhiko Fukushima
    • 学会等名
      International Conference on Polyphenols 2014
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市千種区)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Distribution of lignin in ray parenchyma cells from the sapwood to heartwood of Pinus densiflora2014

    • 著者名/発表者名
      P. Zheng, D. Aoki, Y. Matsushita, S. Yagami, K. Fukushima
    • 学会等名
      第64回日本木材学会大会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] パルプ洗浄工程における洗浄剤の効果2014

    • 著者名/発表者名
      浅井龍太郎, 青木弾, 石黒正雄, 松下泰幸, 八神祐絵, 福島和彦
    • 学会等名
      第64回日本木材学会大会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体中微量成分の分布と存在形態解析におけるシンクロトロン光の役割2014

    • 著者名/発表者名
      福島和彦
    • 学会等名
      第3回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学野依記念学術交流館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical mapping of tree biomolecules by the cryo-TOF-SIMS/SEM system2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hanaya, D. Aoki, R. Takama, Y. Matsushita, K. Kuroda, and K. Fukushima
    • 学会等名
      PRWAC2013
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemical mapping of plant biomolecules by the cryo-TOF-SIMS/SEM system2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hanaya, D. Aoki, R. Takama, Y. Matsushita, K. Kuroda, and K. Fukushima
    • 学会等名
      SISS-15
    • 発表場所
      成蹊大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 第2章 5. TOF-SIMSを用いたリグニンの構造解析と分布の可視化, In: “リグニン利用の最新動向”2013

    • 著者名/発表者名
      福島和彦
    • 総ページ数
      244
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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